- Rohrverbindungen
Rohrverbindungen werden in Muffen-, Flanschen- und Lötverbindungen eingeteilt, aber auch in gemischten Bauarten benutzt. Zur Abdichtung dient in der Regel eine nachgiebige metallische oder weiche Liderung (s.d.), die von vornherein unter solcher Spannung steht, daß weder der Betriebsdruck eine Verdrängung noch die in der Längsrichtung der Leitung auftretenden Kräfte eine weitere Stauchung hervorbringen, während gegenüber biegenden Wirkungen eine gewisse Nachgiebigkeit verlangt wird.
Die Muffenverbindung vereinigt an Rohren von Gußeisen oder Stahl das Muffenende mit dem Mantel-, Schwanz-, Spitz- oder Zopfende, das gewöhnlich, wenigstens bei abgeschnittenen Paßstücken, keine besondere Ausgestaltung zeigt (Fig. 1). Die Rohre werden unbearbeitet ineinander gefleckt, ausgerichtet und gedichtet durch ein Hanfseil, das geteert (oder mit Mennige bestrichen) ist und in mehrfachen Windungen im Grunde der Muffenfuge dicht gestaucht wird, und einen Bleiring, der den festen Abschluß nach außen gibt. Das Blei wird eingegossen, während ein Tonring oder ein Drahtseil dicht vor der Muffe bis auf die Eingußöffnung oben am Rohr angelegt ist, und durch Verstemmen gegen die Wandungen, die hier ungeteert bleiben, angepreßt, so daß seine Reibung dem Heraustreiben widersteht [1]. Die normalen Muffen halten 810 Atmosphären Betriebsdruck aus; Stahlmuffenrohre für höheren Druck haben größere Muffentiefe (Fig. 5). Bei Erwärmung über die natürliche Temperatur lockert sich der Bleiring. An Stelle des Bleigusses empfiehlt sich nach [1], S. 141, das Einlegen und Verstemmen von Zöpfen aus Bleiwolle (D.R.P. Nr. 164369) für nicht ganz trockene Muffen und zur Ersparung des Schmelzens.
Neben der normalen Form verwendet man für mehr als 8 Atmosphären Druck oder in Rücksicht auf die in Wasserleitungen vorkommenden Widderstöße besondere Muffenformen mit Rillen oder mit verengtem Muffenende [12] und [13], wie das Berliner Modell I und II (Fig. 2) und das Frankfurter von Lindley (Fig. 3); gibt auch wohl dem Mantelende einen Bord (Fig. 3), um das Aufsitzen zu sichern. Bei der Verlegung in nassen Rohrgräben benutzt man die Dichtung von Budde & Göhde in Berlin S. (Fig. 4) mit einem Rundgummiring, welcher beim Einschieben des Rohrendes in die Muffe hineinrollt und sich in den Rillen festhält, wegen der Lagerung in Wasser auch nicht hart wird. Versuche mit Abdichtung durch kegelige Drehflächen sind verfehlt, ebenso läßt sich die Anwendung kugelförmiger Muffen für geringe Ablenkungen des Stranges vermeiden. Dem Setzen der Einbettung geben die Muffen genügend nach, wenn die Baulängen nicht über das übliche Maß (der Normaltabelle) hinausgehen [13].
[492] Schraubmuffen, auch kurz Muffen genannt (Fig. 6), gewähren eine einfache, leichte und dauerhafte Verbindung schmiedeeiserner Rohre von mäßiger Weite; man benutzt sie hauptsächlich für Gas- und Wasserrohre in Hausleitungen (s. Bd. 4, S. 272/73 und 297) unter Abdichtung mit Hanf und Mennige im Gewinde, ferner für die Preßluftleitungen der Luftdruckbremsen u. dergl., für Dampf- und Wasserheizungen, wobei ein ebenes und ein schneidenförmiges Rohrwandende mit Rechts- und Linksgewinde unmittelbar gegeneinander gedrückt werden, auch für Dampfleitungen unter Abdichtung mit einem Kupferringe, bei Tiefbohrrohren auch für größere Weiten, meist mit innenliegender Muffe. Das Schraubengewinde (s.d.) ist Gasgewinde, in manchen Fällen rechts- und linksgängig und konisch auslaufend geschnitten. Statt des Schlüssels bedient man sich der Rohrzange. Zum Ein- und Ausbau ohne Längsverschiebung braucht man Rohre mit aufgeschraubten Flanschen (Fig. 710) [3], für die sonstigen Verbindungen Paßstücke Fig. 1120 [3].
Ueberwurfmuttern (Fig. 21) befestigen ein Rohr (oder einen Schlauchstutzen, s. Bd. 3, S. 778) mit Bund an einem Gewindezapfen für enge Leitungen.
Flanschverbindungen sind verhältnismäßig seit, auch gegenüber biegenden Kräften, und zur Abdichtung nachstellbar, wozu sie möglichst zugänglich zu legen sind. Man unterscheidet feste und lose oder Ueberwurfflansche. An Rohren und Ventilen von Gußeisen, Stahlguß und Bronze sind die festen Flansche angegossen, an Schweiß- und Flußeisenrohren entweder vorgeschweißt, d.h. mit dem verjüngten Teil der Rohrwand ausgeschmiedet und in kegelförmiger Fuge an den Rohrschaft angeschweißt (Fig. 22 und 38); oder als Stahlgußringe oder zusammengeschweißte Winkelringe angenietet (Fig. 23 und 24), hauptsächlich bei genieteten und spiralgeschweißten Rohren; oder als Winkelringe von gepreßtem Stahl, Stahlguß, Temperguß oder Grauguß aufgewalzt, d.h. das Rohr ist in dem nach außen um 1 mm erweiterten und mit mehreren Rillen ausgedrehten Flansch mittels einer Art Siederohrdichtmaschine (mit Walzen rings um einen konischen Dorn) aufgerollt und fest eingedrückt, ein bewährtes Verfahren, das sich auch für Paßrohre bei der Montage am besten zur Flanschbefestigung eignet [9]; oder sie sind aufgeschraubt und verstemmt oder aufgelötet. An Kupferrohren werden Flansche von Bronze oder Messing aufgelötet oder genietet und verlötet [8]. Lose Flansche von Schweiß- oder Flußeisen oder Stahlguß liegen mit ebener oder unter 45° geneigter Kegelfläche hinter Bordringen, die in gleicher Weise wie die festen Flansche an den Rohren befestigt sein können (Fig. 25 und 3742). An Kupfer- und Eisenrohre können auch Bordscheiben von Kupfer, 12 mm stärker als die Rohrwand mit einem Hals von 2540 mm angelötet werden, entweder volle über die ganze Flanschfläche oder meist kleine, bis an die Schrauben reichend (Fig. 26) [4]. Auch genügt bei zäher, dünner Rohrwand einfache Bördelung zu einer Krempe auf die Breite des Dichtungsrandes (Fig. 27), bei Mannesmannrohren ein Doppelbördel mit flacher Hohlkehle für Rundgummischnur (Fig. 28).
Die Abmessungen der Flansche richten sich nach den Normaltabellen. Ihre Beanspruchung hat Westphal [5] berechnet und v. Bach [6] untersucht; die Elastizität von Rohrkrümmern behandeln Kraft und Duffing [7]. Ueber Dampfleitungen s. Bd. 2, S. 592596, sowie [8] und [9], über genietete Wasserrohrleitungen [10].
Die Dichtungsfläche reicht entweder über die ganze Fläche der Flanschen, die[493] stets genau parallel liegen müssen; diese Anordnung trifft man in Rücksicht auf biegende Kräfte vorwiegend an Armaturen und engen Leitungen mit hohem Druck. Oder sie liegt nur innerhalb der Schrauben zur Ersparung an Abdreharbeit, Packung und Ausschneiden der Schraubenlöcher; dazu erhalten die Flansche vorspringende Dichtungsleisten, die glatt und mit drei Riesen gedreht werden, (s. Rohre, Fig. 2), wofür bei losen Flanschen die Borde oder Bundringe gelten; die mit einem Absatz gedrehten Flansche (Fig. 29) schützen die Packung gegen Verdrängung nach außen; die mit Nut und Feder gedrehten Flansche (vgl. Fig. 30) halten sie eingeschlossen und lassen ihre Dicke am äußeren Spielraum erkennen; die Feder hat gleiche Höhe wie die Nut an Tiefe, ist aber um 1 mm schmäler als diese; die Nut soll am Eintritt, die Feder am Austritt liegen. Die Erschwerung beim Einbau und beim Ersatz einer Dichtung sowie die Unmöglichkeit der Nacharbeit beim Ausrichten der Rohrleitung empfehlen die Verbindung nicht zur allgemeinen Verwendung. Für Kupferrohre ist sie von der Augsburger Maschinenfabrik nach Fig. 31 ausgeführt. Die Bauart Fig. 32 mit kalt ausgetriebenem Rohrende, aufgedrückt auf einen mit Rillen versehenen Ring, von Gebr. Sulzer eignet sich für Kupferrohre mit hohem Dampfdruck bis 200 mm Weite sowie für Zwischendampfrohre bis 350 mm Weite. Die Linsendichtung (Fig. 33) mit einem in zwei Kugelflächen aufgeschliffenen Bronzering wird vorwiegend für den Anschluß gekrümmter Paßrohre benutzt. Die Normalien der Preußischen Eisenbahnen geben für D mm Rohrweite folgende Verhältnisse an: Aeußerer Durchmesser der Linse D + 30 mm; Radius der Kugelform 0,8 D + 20 mm; Dicke = 13 mm bis D = 95; 16 mm bis D = 125; 20 mm bis D = 160.
Als Dichtungsstoffe dienen: Asbestpappe für Dampf (bis 8 Atmosphären), warmes Wasser, Säuren, heiße Gase; Asbestschnur, mit federndem Kupferring verflochten, und Asbestgraphitmasse auf gewelltem Kupferring für Hochdruckdampf, mit Stahlblechring für Heißdampf (nach Franz Seiffert & Co., Berlin); kantig profilierte Kupferringe (Fig. 34) zwischen glatten, nicht riesigen Flächen für hohen Dampfdruck, ebenso flache Kupferringe zwischen Stahlrohren fest eingespannt; gewellte Kupferringe mit Gummieinlage für hohen Wasserdruck; Drahtgaze mit Mennige für Dauerverbindungen bei Dampf und heißem Wasser mit hohem Druck; Rundgummi in Dreiecknut für hohen, kalten Druck, Gummi mit Draht- oder Hanfleinwandeinlage für mäßig hohen Druck, ohne Einlage für geringen Druck bei Wasser, Luft, Vakuum, bis zu Temperaturen von 50° C.; Klingerit (Asbestgummipappe von 15 mm Stärke) für Hochdruckdampf zwischen Nut und Feder sowie für Dampf, heißes Wasser, auch Säuren; Pappdeckel oder Zeichenpapier, mit Leinölfirnis getränkt für Dampf, Wasser, Preßluft; die aufgeschliffene Linse (Fig. 33).
Besondere Fälle erfordern eigne Ausbildung der Rohrverbindungen.
Normalien zu Rohrleitungen für Dampf von hoher Spannung, aufgestellt vom Vereine deutscher Ingenieure 1900 [11]; vgl. a. die Tabelle S. 497.
Geltungsbereich. Die Normalien gelten für Rohrdurchmesser von 30400 mm und für einen inneren Betriebsüberdruck von 820 Atmosphären; für Rohre von mehr als 300 mm Durchmesser ist außerdem eine Zahlenreihe der Abmessungen für 15 Atmosphären Ueberdruck aufgestellt. Die Einzelstücke sind bei gewöhnlicher Temperatur mit dem zweifachen höchsten Betriebsdruck zu prüfen, und dabei sind die Rohre, während sie unter Druck stehen, mit dem Hammer abzuklopfen. Es empfiehlt sich, auch die fertigen Rohrleitungen zu prüfen und zwar nach den für Dampfkessel geltenden Vorschriften.
[495] Baustoffe. Gußeisen darf bis 8 Atmosphären zu Rohren, Formstücken und Ventilkörpern für alle Durchmesser von 813 Atmosphären zu Ventilkörpern und Formstücken für alle Durchmesser, zu Rohren nur bis 150 mm Durchmesser , von 1320 Atmosphären überhaupt nicht verwendet werden, mit Ausnahme von Ventilen bis 50 mm Durchmesser. Das Gußeisen muß mindestens eine Biegungsfestigkeit von 2500 kg/qcm bei 18 mm Durchbiegung besitzen, gemessen an quadratischen Stäben mit Gußhaut, welche 30 mm Seitenlänge des Querschnittes haben und deren freie Auflagerlänge 1 m beträgt. Für Ventilkörper und Formstücke ist Bronze zulässig, vorausgesetzt, daß die Bronze eine Zugfestigkeit von mindestens 2000 kg/qcm bei mindestens 15% Dehnung besitzt. Das Kupfer soll eine Fertigkeit von mindestens 2100 kg/qcm bei mindestens 35% Dehnung besitzen. Die Schrauben können aus Schweißeisen oder Flußeisen angefertigt werden; die Flansche aus Schweißeisen, Flußeisen oder Stahlguß; die Rohrwandungen aus Schweißeisen oder Flußeisen, sofern sie nicht aus Kupfer bestehen sollen. Die Ventile werden aus Stahlguß, die Formstücke aus Stahlguß oder Schweißeisen hergestellt, sofern nicht Bronze gewählt wird oder Gußeisen zulässig ist. Die Zahlen der Festigkeit und der Dehnung sollen betragen für Schweißeisen: in der Längsrichtung mindestens 3400 kg/qcm bei mindestens 12% Dehnung; in der Querrichtung mindestens 3200 kg/qcm bei mindestens 8% Dehnung; für Flußeisen höchstens 4500 kg/qcm bei mindestens 22% Dehnung; für Stahlguß mindestens 3800 kg/qcm bei mindestens 20% Dehnung. Die Probestäbe sind den Rohren zu entnehmen.
Schrauben. Die Inanspruchnahme bei 20 Atmosphären Arbeitsdruck soll im Schraubenkern betragen: bei Schrauben von 5/8'' engl. Durchmesser höchstens 240 kg/qcm; 3/4'' 310; 7/8'' 335; 1'' 415; 11/8'' 445. Die Anzahl der Schrauben soll gerade sein. In der Symmetrieebene der Ventile sollen keine Schrauben sitzen.
Rohrwandungen. Stumpf geschweißte Rohre, sogenannte Gasrohre, sollen nicht verwendet werden, sondern nur nahtlose oder überlappt geschweißte. Für die Wandungen kupferner Rohre sollen die Bestimmungen der Kaiserlichen Marine maßgebend sein.
Flansche. Die Verbindung der Flansche mit den Rohren mittels Lötung allein ist nur für Rohre bis zu 50 mm Durchmesser zulässig; bei Rohren über 50 mm Durchmesser muß die Sicherung der Flanschköpfe gegen Abschieben von den Rohren durch Schweißen oder Nieten, durch Aufrollen, mittels Gewindes oder durch Umbördeln erzielt werden. Bei Kupferrohren sind die Flansch- und Bundköpfe in Bronze auszuführen. Für überhitzten Dampf sind Verbindungen, die nur mittels Lötung hergestellt sind, nicht zulässig.
Dichtung. Bei Anwendung von glatten Flanschen sind solche Dichtungsringe zu wählen, welche durch hohen Dampfdruck nicht herausgedrückt werden können. Werden solche Flansche angewendet, die einander zentrieren, so ist der eine Flansch mit einem vorstehenden Rand, der andre mit einer entsprechenden Eindrehung zu versehen. Bei Ventilgehäusen soll der Flansch auf der Seite des einströmenden Dampfes die Nute, der auf der andern die Feder enthalten. Wo das Bedürfnis vorliegt, einen Blindflansch einziehen zu können, soll der vorspringende Teil des Zentrierringes fortfallen.
Für Preßwasserleitungen sind von C. Hoppe gelenkige Flanschverbindungen mit Gummidichtung eingeführt worden, wie Fig. 4346.
Aus Muffen und Flanschen gemischte Verbindungen zeigen Fig. 47 von Riedinger mit Gummiring und Fig. 48 mit je einem Gummiring auf den geraden Rohrenden; weitere s. in [1]. Die Verbindung (Fig. 49) von Dietrich, die mittels geteilter Schelle die konisch gedrehten Borde mit dazwischenliegender Dichtung zusammenspannt, erfordert viel Dreharbeit und gerade Achsenlage der Leitung.
[496] Die Lötverbindung Fig. 50 bezieht sich auf Bleirohre, die man ineinander spitzt und mit Blei-Zinn-Legierung lötet [1].
Lindner.
Von den Rohrverbindungen bei Asphaltröhren, Holzröhren, Ton- und Steinzeugröhren sowie Zementröhren seien die folgenden angeführt:
Asphaltröhren erhalten in der Regel entweder die gewöhnliche Muffenverbindung, wobei der Spielraum zwischen Muffe und Zopfende mit Asphaltkitt gedichtet wird, oder sie werden (s. Fig. 51) stumpf gestoßen, mit Ueberschieber über dem Stoß, dessen Spielraum mit Asphalt vergossen wird. Bei hohem Druck werden auch Flanschen oder Muffen aus Eisen an den Rohrenden beteiligt; Näheres darüber in [14], über Asphaltröhren im allgemeinen in [15].
Die Chameroyröhren haben die in Fig. 52 dargestellte Verbindung. Die Rille des Zopfendes A wird mit Schußgarn, das in Wachs und Talg getränkt wurde, umwickelt, das Innere der Muffe B und das Zopfende A mit Graphit und Schweineschmalz bestrichen und sodann mittels des hölzernen Einsatzes C durch Aufschlagen auf diesen das Zopfende in die Muffe getrieben. Nachher erfolgt durch Zusammenschmelzen und Auflegen von Asphalt der Verband der Umhüllung.
Holzröhrenverbindungen sind bereits in Bd. 3, S. 245, und bei »Röhrenbüchse« gezeigt. Die Verbindung von aus Dauben hergestellten Holzröhren zeigt Fig. 53; derartige Röhren liefert Herzog in Logelbach (Elsaß) in Baulängen von ca. 5 m und in Lichtweiten von 0,5 bis 2 m, wobei die Daubendicke bei ca. 1 Atmosphäre Ueberdruck 6080 mm beträgt. Näheres hierüber und über Holzröhren im allgemeinen in [1] und [16].
Steinzeugröhren und Tonröhren erhalten ausnahmslos Muffenverbindung, wie in Fig. 54 dargestellt. Die Länge der einzelnen Stücke beträgt 0,6 m, wenn man sich während des Legens jederzeit mit der Hand von der richtigen Ausführung der Verbindung überzeugen will; bei größeren Lichtweiten besser 1 m.
Früher wurde der Spielraum zwischen Muffe und Zopfende, welche beide gerillt sind, mit Ton oder Zementmörtel ausgefüllt. Neuerdings erfolgt die Dichtung mittels Asphaltkitt; es ist sodann zweckmäßig, die Verbindungsstellen mit einer Hülle von Teerletten (2 Teile Ton, 1 Teil Steinkohlenteer, gut durchgeknetet) zu umgeben Bei besonders sorgfältiger Behandlung wird diese Umhüllung 150 mm nach jeder Seite des Stoßes hin und in einer Stärke von 100 mm aufgetragen. Für etwa nötiges nachträgliches Einsetzen von Fassonstücken dient das in Fig. 55 erläuterte Hoffmannsche Verbindungsstück (D.R.G.M. Nr. 38 306). Näheres in [1] und [17].
Die Verbindung der Zementröhren zeigt Fig. 56, wobei I den in Deutschland, II den in Frankreich üblichen Rohrquerschnitt verdeutlicht; der Stoß erhält eine feste Unterlage, die Verbindung selbst erfolgt mit Zementmörtel, welcher auch außen um die Dichtungsfuge in ca. 150 mm Breite als Wulst aufgetragen wird. Monierröhren sind Zementröhren mit Eisengeflechteinlage und werden entweder in angesetzten Muffen mit geringem Spielraum, der mit Zementmörtel gefüllt wird, oder aber durch Bandagen (Fig. 57), die auf Sätteln liegen, gedichtet. Näheres in [1] und [18].
Eine große Zahl Röhren und Rohrverbindungen für Kombinationen von Metallröhren mit Glas, Email u.s.w. findet man beschrieben im Journ. s. Gasbel. u. Wasservers. (s.d. Register d. J.) Einige andre Hinweise finden sich in [1] und [19]. Vgl. a. Wasserleitung.
Lueger.
Literatur: [1] Lueger, Otto, Die Wasserversorgung der Städte, Abt. 2, Leipzig 1908. [2] Parnicke, Maschinelle Hilfsmittel der ehem. Technik, 3. Aufl., Leipzig 1905. [3] Güldner, Kalender für Betriebsleitung, Leipzig. [4] Hausbrand, Apparatebau, Berlin 1901. [5] Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1897, S. 10361042. [6] Ebend. 1899, S. 321354. [7] Ebend. 1906, S. 1545 u. 2047. [8] Ebend. 1906, S. 18961899, Hochdruckdampfrohrleitungen im Schiffsbetriebe. [9] Ebend. 1903, S. 1224 u. 1905, S. 1848, Dampfrohrleitungen von Fr. Seiffert & Co.;[497] 1897, S. 1308 u. 1456, Einwalzen; 1905, S. 1653, Amerikan. Walzflansche: 1904, S. 588597, Westphal, Praktische Ratschläge über Leitungen. [10] Ebend. 1906, S. 45 u. 1520, Genietete Wasserleitungen, [11] Ebend. 1900, S. 14811488; Normalien mit. Motiven und mit farbigen Zeichnungen zu beziehen vom Ver. deutsch. Ing., Berlin NW. 7, für 2 M. [12] Ebend. 1905, S. 1256, u. 1907, S. 1890. [13] »Stahl und Elfen« 1906, S. 155161. [14] Ueber die Anwendung der mit eisernen Flanschen oder Muffen versehenen Asphaltröhren, s. Polyt. Zentralbl. 1870, S. 1219. [15] Asphaltröhren für Gas- und Wasserleitung, s. Preiskourant v. Jon. Chr. Leye in Bochum (Westfalen); Polyt. Zentralbl. 1872, S. 786; Dingl. Polyt. Journ. 1876, Bd. 221, S. 297; Bayer. Gewerbebl. 1877, S. 363; Rohrleger 1880, S. 191. [16] Hannover. Bauztg. 1878, S. 269; The Manufacturer and Builder 1886, Bd. 18, S. 4; Engineer. News 1891, S. 557; Journ. s. Gasbel. u. Wasservers. 1888, S. 548; 1892, S. 11. [17] Vgl. den Katalog der Deutschen Steinzeugwarenfabrik Friedrichsfeld in Baden; zahlreiche Abhandlungen über Tonröhren finden sich in der Deutsch. Töpfer- und Zieglerztg., der Tonindustrieztg.; vgl. a. Mitt. der K. techn. Versuchsanstalt, Berlin 1885, S. 262; über Tonrohrleitungen s. Journ. s. Gasbel. u. Wasservers. 1878, S. 337; Deutsche Bauztg. 1879, S. 74; Semaine de construct. 1887, S. 114; Moniteur céramique 1888, S. 195; Scientif. American 1889, Suppl.-Bd. 28, S. 11294; Zentralbl. d. Bauverw. 1889, Bd. 9, S. 112. [18] Der Portlandzement und seine Anwendungen im Bauwesen, Berlin 1892, S. 175 ff.; Wayß & Freytag, Bauten in Stampfbeton, Monierbeton und Moniermauerung, Berlin 1895. [19] Jannasch, H., Askanialithröhren (ausgef. Wasserkeil. in Kummhennersdorf, Wernigerode), Deutsch. Industrieztg. 1869, S. 308, Glasgefütterte Eisenröhren, Dingl. Polyt. Journ. 1876, Bd. 222, S. 414: Glass water pipes, Invention 1884, S. 53; Glasröhren mit Asphaltmantel, Journ. s. Gasbel. u. Wasservers. 1889, S. 1004; Tuyaux de conduite en verre, Monit. céramique 1890, S. 62; Kautschukröhren, Portef. économ. 1871, S. 61; Monit. industr., Beige 1877, S. 306; Papierröhren, Dingl. Polyt. Journ. 1872, Bd. 204, S. 342; Metallarbeiter 1886, S. 46.
http://www.zeno.org/Lueger-1904.